research+on+error+analysis+of+time-grating+sensor+base+on+pmac

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1、1绪论1.绪论1.1.本文研究背景与来源、意义随着现在科学技术的发展，数控技术必将成为新的科技增长点，同时也关系到一[1][2]个国家整个工业水平是否迈出先进水平，是国家战略地位与国力的综合体现。美国、日本、德国等工业发达的国家都开始重力发展其数控行业。现代加工行业的主流设备为数控机床、数控转台。要想加工出高数度的设备、数控机床与数控转台的精度应该高于设备的精度，所以这对数控机床的设备零件提出了很高的要求，从某个层面上讲，数控机床的精度是影响工控行业的至关重要因素。回转工[1]作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的通

2、用功能部件，相比于发达国家。我们国家的数控技术起步比较晚，发展并不乐观，具有阶梯性的差距，这一现状也严重的制约了我们国家工控水平的发展，高精度的数控机床在我国主要是依靠进口，没有多少自主知识产权，然而国外对我国经常采取先进技术封锁、技术壁垒，国外知名数控系统制造商如法兰克在向中国出售先进的数控系统时，均不配制关[5]键功能部件。由重庆理工大学彭东林老师提出的“基于时空转换”的新型位置传感器—时栅，2004年研制出高精度圆时栅样机，中测院检定精度为±0.8″，分辨力为0.1″。基金委检定精度为±0.6″，并获得“国际先进、国内外首创”

3、的高度评价。2009年研制出的高精度直线式时栅，中测院检定精度为±0.5μm，分辨力为0.1μm。该项技术的发明者于2010年获得国家技术发明二等奖，其时栅研究团队并承担了多项国家自然科学基金和省部委的支持。时栅作为第一种由中国人发明并命名的传感器首次编入《检测技术》全国统编教材。目前，时栅位移传感器正在逐步的产业化，其精密测角仪由国家质检总局产品鉴定精度±0.9″，并在计量检定领域推广。时栅数显转台14家中小企业和1家贸易公司购买，时栅数控挤齿机床9家汽车制造厂购买。时栅与目前世界公认的最先进的德国海德汉光栅比较，如下表1.1所示

4、。1Abstract表1.1时栅与光栅比较表光栅时栅结论圆光栅：0.4″圆时栅：0.8″最高精度大致相当直线光栅：0.5um直线时栅：0.5um圆光栅：1″圆时栅：0.1″分辨力大大超越直线光栅：1um直线时栅：0.1um圆光栅：7.5万圆时栅：2-3万价格突出优势直线光栅：2.5万直线时栅：1-2万可靠性较差强抗干扰力更为可靠智能性一般高更为先进因从原理上避免了过度刻线的思路，使得时栅在取得与光栅相同精度或更高精度[7]的前提下同样具有低成本、能够适应多种恶劣环境，高智能等特点。如果采用时栅作为数控机床的位置检测，对数控回转台进行

5、基于时栅传感器条件下的相关研究，将对于我国数控机床产生重大影响，使得以后我们可以不用过度依赖于海外进口高精度位置检测元件，有利于民族工业的发展。但是在时栅生产研发过程中，需进行大量的初始动态标定实验，并且这些实验需要大量的精力与人力，根本无法满足时栅产业化的节奏，如果这个问题不能解决，那么这就严重的制约到时栅的下游发展，同时由于传统数控回转台采用了蜗轮副等中间传动环节，使得转台速度跟不上的同时，系统误差也会明显增多，不利于对时栅做高效的自标定试验，因此，在面对众多技术难题的层面上，我们考虑如何让自标定实验能有效的开展，于是便设计出一

6、套适合于时栅传感器动态标定实验的误差修正实验平台尤为关键。1.2.国内外研究现状1.2.1.转台模型控制装置能够给出信号或指令让工作台做连续回转进给运动或回转分度运动，我们把这样的工作台称为数控回转工作台，并且能够让数控机床完成特定的程序，其作用是既能作为数控机床的一个回转坐标轴，用于加工各种圆弧或与直线坐标轴联动加[5][10]工曲面，又能作为分度头完成工件的转位换面。行业内，按照不同的用途与功能，我们将数控回转台分为全闭环数控回转台、开环数控回转台。具体如下介绍：a.全闭环数控回转台在现在日益发达的数控行业中，全闭环数控回转台的

7、应用也越来越多，采用全闭21绪论环的数控机床，能够使得加工误差得到有效的补偿，并且不会产生累积误差，定位精度也是相当的高，这样可以让机床一直处于小误差的工作状态下，在这种情况下，加工出来的工件也是具有高质量的，高精度的。由于全闭环数控转台的定位精度只与反馈元件如光栅有关，不受齿轮传动比，外界环境因素影响，所以当反馈元件的精度达到要求后，便能对数控转台进行精确的伺服定位控制，全闭环数控转台的精度即达到要求。虽然光栅技术成熟，测量思想也早已被大家认知，但是因为知道对工艺要求相当高，我国到现今尚无能力大批量的生产出高品质，高精度的光栅，基

8、本上依靠海外进口。据了解，国外生产光栅，拼的是设备的先进程度，并不取决于其拥有多么高深的技术，比如，像海德汉的生产车间的复杂程度完全赶的上我们国家的大型体育馆，从某一方面说，这只是海外发达国家的游戏，对于中国这样的国家，现在根本没能力